基带是什么(基带是什么意思地理)

基带是什么

基带是信息源发出的没有经过调制，进行频谱搬移和变换的原始电信号所固有的频带（频率带宽）称为基本频带，简称基带。基带和频带相对应，频带：对基带信号调制后所占用的频率带宽。一个信号的基带带宽是它的前带宽调制和复用，或在多路分离和解调。复合视频信号在录像机、游戏机和DVD播放机是一种常用的基带信号。

基带、射频，到底是干什么用的？

来源：内容授权转载自「鲜枣课堂」，作者：小枣君，谢谢。

大家好，我是小枣君。今天我们来聊聊基带和射频。

说起基带和射频，相信大家都不陌生。它们是通信行业里的两个常见概念，经常出现在我们面前。

不过，越是常见的概念，网上的资料就越混乱，错误也就越多。这些错误给很多初学者带来了困扰，甚至形成了长期的错误认知。

所以，我觉得有必要写一篇文章，对基带和射频进行一个基础的介绍。

—— 正文开始 ——

现在都流行“端到端”，我们就以手机通话为例，观察信号从手机到基站的整个过程，来看看基带和射频到底是干什么用的。

当手机通话接通后，人的声音会通过手机麦克风拾音，变成电信号。这个电信号，是模拟信号，我们也可以称之为原始信号。

声波（机械波）转换成电信号

此时，我们的第一个主角——基带，开始登场。

基带，英文叫Baseband，基本频带。

基本频带是指一段特殊的频率带宽，也就是频率范围在零频附近（从直流到几百KHz）的这段带宽。处于这个频带的信号，我们成为基带信号。基带信号是最“基础”的信号。

现实生活中我们经常提到的基带，更多是指手机的基带芯片、电路，或者基站的基带处理单元（也就是我们常说的BBU）。

回到我们刚才所说的语音模拟信号。

这些信号会通过基带中的AD数模转换电路，完成采样、量化、编码，变成数字信号。具体过程如下如所示：

上图中的编码，我们称之为信源编码。

信源编码，说白了，就是把声音、画面变成0和1。在转换的过程中，信源编码还需要进行尽可能地压缩，以便减少“体积”。

对于音频信号，我们常用的是PCM编码（脉冲编码调制，上图就是）和MP3编码等。在移动通信系统中，以3G WCDMA为例，用的是AMR语音编码。

对于视频信号，常用的是MPEG-4编码（MP4），还有H.264、H.265编码。大家应该也比较熟悉。

除了信源编码之外，基带还要做信道编码。

编码分为信源编码和信道编码

信道编码，和信源编码完全不同。信源编码是减少“体积”。信道编码恰好相反，是增加“体积”。

信道编码通过增加冗余信息，对抗信道中的干扰和衰减，改善链路性能。

举个例子，信道编码就像在货物边上填塞保护泡沫。如果路上遇到颠簸，发生碰撞，货物的受损概率会降低。

去年联想投票事件里提到的Turbo码、Polar码，LDPC码，还有比较有名的卷积码，全部都属于信道编码。

除了编码之外，基带还要对信号进行加密。

接下来的工作，还是基带负责，那就是调制。

调制，简单来说，就是让“波”更好地表示0和1。

最基本的调制方法，就是调频（FM）、调幅（AM）、调相（PM）。如下图所示，就是用不同的波形，代表0和1。

现代数字通信技术非常发达，在上述基础上，研究出了多种调制方式。例如幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）、相移键控（PSK），还有正交幅度调制，也就是大名鼎鼎的QAM（发音是“夸姆”）。

为了直观表达各种调制方式，我们会采用一种叫做星座图的工具。星座图中的点，可以指示调制信号幅度和相位的可能状态。

星座图

16QAM示意图（1个符号代表4个bit）

调制之后的信号，单个符号能够承载的信息量大大提升。现在5G普遍采用的256QAM，可以用1个符号表示8bit的数据。

256QAM

好了，基带的活儿总算是干完了。接下来该怎么办呢？

轮到射频登场了。

射频，英文名是Radio Frequency，也就是大家熟悉的RF。从英文字面上来说，Radio Frequency是无线电频率的意思。严格来说，射频是指频率范围在300KHz~300GHz的高频电磁波。

大家都知道，电流通过导体，会形成磁场。交变电流通过导体，会形成电磁场，产生电磁波。

频率低于100kHz的电磁波会被地表吸收，不能形成有效的传输。频率高于100kHz的电磁波可以在空气中传播，并经大气层外缘的电离层反射，形成远距离传输能力。

这种具有远距离传输能力的高频电磁波，我们才称为射频（信号）。

和基带一样，我们通常会把射频电路、射频芯片、射频模组、射频元器件等产生射频信号的一系列东东，笼统简称为射频。

所以，我们经常会听到有人说：“XX手机的基带很烂”，“XX公司做不出基带”，“XX设备的射频性能很好”，“XX的射频很贵”……之类的话。

基带送过来的信号频率很低。而射频要做的事情，就是继续对信号进行调制，从低频，调制到指定的高频频段。例如900MHz的GSM频段，1.9GHz的4G LTE频段，3.5GHz的5G频段。

射频的作用，就像调度员

之所以RF射频要做这样的调制，一方面是如前面所说，基带信号不利于远距离传输。

另一方面，无线频谱资源紧张，低频频段普遍被别的用途占用。而高频频段资源相对来说比较丰富，更容易实现大带宽。

再有，你也必须调制到指定频段，不然干扰别人了，就是违法。

在工程实现上，低频也不适合。

根据天线理论，当天线的长度是无线电信号波长的1/4时，天线的发射和接收转换效率最高。电磁波的波长和频率成正比（光速=波长×频率），如果使用低频信号，手机和基站天线的尺寸就会比较大，增加工程实现的难度。尤其是手机侧，对大天线尺寸是不能容忍的，会占用宝贵的空间。

信号经过RF射频调制之后，功率较小，因此，还需要经过功率放大器的放大，使其获得足够的射频功率，然后才会送到天线。

信号到达天线之后，经过滤波器的滤波（消除干扰杂波），最后通过天线振子发射出去。

电磁波的传播

基站天线收到无线信号之后，采取的是前面过程的逆过程——滤波，放大，解调，解码。处理之后的数据，会通过承载网送到核心网，完成后面的数据传递和处理。

以上，就是信号大致的变化过程。注意，是大致的过程，实际过程还是非常复杂的，还有一些中频之类的都没有详细介绍。

我把大致过程画个简单的示意图如下：

怎么样，是不是相当于重温了一遍我们的《通信原理》？事实上，大家会发现，现实中的情况，和我们书本上的内容，还是有很大出入的。

哈哈，好啦，今天的内容就到这里。

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5G基带内置成大趋势 除了性能提升还有这些秘密

OPPO在11月20日公布了旗下5G手机Reno3系列将于12月份发布，有消息称或搭载全球首款集成5G基带的中端处理器骁龙735；三星联合vivo在11月7日共同发布了5G集成SoC Exynos 980；联发科定于11月26日举办MTK技术峰会，有传闻称此次联发科或将正式推出旗下首款5G SoC芯片；而在更早的9月份，华为麒麟990 5G就已经成为了行业焦点。

一时间，描述5G的前缀变得多了起来，5G芯片都统一朝着集成SoC的方向发展，5G手机2.0时代正在一步步朝我们走来。

实际上早期与我们见面的5G手机，大多采用将外挂基带更换成5G基带的方式来实现5G信号的接收，初代5G手机的量产之快确实给第一批用户带来了不少初体验的惊喜。但想拥有更加轻量化的设计、更优的使用体验，外挂的单打独斗是做不到的，集成SoC一定是下一步的重点。

今天我们就要重点聊聊集成的事儿。理工科出身的朋友们应该对“集成”一次不陌生，集成的主要目的就是节省空间。那么手机5G芯片的集成还有什么优势呢？为何集成了5G基带的SoC让各芯片厂商纷纷抓紧时间研究？

打造5G芯片各显神通

基带从外挂到集成成必由之路

其实在互联网发展初期，有十多家手机基带芯片供应商崭露头角。但大浪淘沙，目前全球研发出5G芯片的企业仅剩下了高通、华为、三星、联发科和紫光展锐。从这些幸存者大多的产品上，我们不难发现一些“整齐划一”的规律。

没错，“集成”似乎已经成为了5G芯片发展的一大趋势。当前主要的芯片厂商似乎都在致力于将更优的工艺制程、更高的集成度的特点融入到自家产品中，5G基带集成到SoC中成为了最显著的具象表现。

目前市面上的5G产品基本分为两个阵营，一是以骁龙855系列+X50 5G基带外挂的高通阵营，一是搭载麒麟990 5G芯片的华为阵营。显然，基带已经从外挂过渡到集成的后者，不仅占据了工艺优势，更以此抢占到了市场的先机。不论其它，单单是5G芯片给人留下的领先印象，就足以让后者成为这片新兴市场的先锋。

那么，芯片厂商们都纷纷发力的5G基带集成SoC与外挂方案相比到底有哪些本质的区别呢？它的进步性又体现在哪些方面呢？

除了发热功耗以及效率优化

基带集成也留下了更大的想象空间

在加入“集成”这一条件前，我们先来说说SoC是什么？SoC是“System on Chip”的缩写，全称直译出来为“把系统放在一个芯片上”，也就是说，SoC是一个将一切功能集成于一身的电路板，是手机的心脏。

而SoC中又划分了几个区域，或者说功能——CPU（中央处理器）、GPU（图像处理器）、DSP（数字信号处理）、Modem调制解调器（基带/射频前端）、多媒体引擎、传感器中心、电源管理、导航定位等。

其实在过去手机功能极其单一的时候，只要CPU来做心脏就可以了，后来随着手机功能的增多，各种上文提到的新模块相继出现在了手机内部，也就是说起初各区域并没有集成在一个SoC上，后来由于需要权衡各部分性能、功耗、稳定性、工艺难度方面的问题，才有了SoC这个概念。

其实，任何一个模块单独工作也不是不可以，也就是说突出单一指标很容易。但俗话说合作才能共赢，SoC想做的是尽可能朝着高集成度和低功耗方向发展，权衡各项指标我们才能看到集成的好处。假设我们的手机没有DSP（数字信号处理），面对现在如此大的手机像素，短时间内大量的图像数据足以把一个四核CPU塞满，让你的手机完全干不了其它事情。

橘色框出的部分为基带

另外，现在新一代手机都喜欢将与信号有关的部分（eg.GPU信号、WiFi信号、蓝牙信号）都交给基带来管理。在以前如上文所说，每增加一个功能就要多装一块模块，但现在都可以交给基带来管，节约成本，功耗降低。另外也可以为了省电，每个模块可以单独开关，或者协调分配。只不过这样的高集成，给封装、调试等都带来了极大的挑战。

当然也有一些品牌战略或技术等原因使得手机厂商不把某些部分集成在SoC中，比如上图所示苹果为了不长期受制于基带提供商，将Modem放在自家的A系处理器外。

所以说5G基带集成进SoC往简单了理解就是一个新模块的增加，就像手机初有播放视频功能时，加入了“多媒体引擎”是同样的道理。

集成了5G基带的SoC

在说把5G基带放进SoC里前，我们现在说下基带本身。基带是用来调制收发信号的工具，在以前主要负责接打电话时声音信号与基带码的转化，网络时代所有网页、图像、视频都需要它来调制。与基带搭配的是射频前端，它主要用来数字信号与模拟信号的转换，以及信号放大等。

基带和射频前端两者决定了手机的通讯制式，优秀的基带能够通过模拟，将一个频段糅合不同频段（因为某一运营商的频段就很分散，更不用说三个运营商了），称之“载波聚合”。而这也是5G时代能支持2G、3G、4G、5G网络的关键。

不过集成5G基带有什么好处？

外挂基带不是效果一样吗？

集成与外挂绝对不一样。拿GPU（图像处理器）来说，起初它在手机里只是简单地对图像负责，随着通信技术发展，它现在还常做网页渲染、游戏画面渲染等工作。现在由于GPU适合处理大规模并行的数据，数据吞吐快，甚至开始做一些CPU的工作，所以常有人说“CPU是管理者，GPU是苦力”，而现在GPU在SoC中所占面积最大。

所以集成可以打造更好的协作。

那么5G基带集成进SoC里有什么效果呢？

中国移动5G芯片性能评测

根据11月15日《中国移动2019智能硬件质量报告（第二期）》对业内的主流5G芯片进行的评测结果显示，集成了5G基带的麒麟990 5G在5G多天线吞吐量性能、典型场景功耗性能、芯片弱覆盖性能测试中，均斩获最优星级评价，位列第一。

事实证明，5G基带集成进SoC与其他模块进行协作后，在运行速度、功耗、信号等方面都有不错的表现。也就是说用户在使用搭载了集成5G基带的SoC时，使用体验会更好。

另外，集成还考虑到一个很关键的因素——用户携带的便捷程度。现有5G手机可以划分为初代5G手机，可以看到它们中的大多数重量和厚度都是相当可观的，十分影响握持手感和使用体验。集成是解决手机狭小内部空间的最佳方案。

5G的诞生一定伴随着更多应用场景的出现，也一定会使手机功能更丰富，芯片模块更多，就像4G网络的诞生让GPU越来越大一样。这样考虑的话，我们或许也可以说，集成是一种远见的体现。在大幅节省了布板面积的情况下，给机身设计留出更多空间，为未来的新事物的出现做好准备。

5G可不只是网速提升

基带集成是未来发展的基石

我们心中都有关于未来场景的描绘，十年后依然很忙碌的你大概是这样子的。

一年365天里300天都在出差，穿梭于各种城市云办公。不同的是你不再背着一书包的电脑、平板等生产工具，也不需要在设备没电的时候抱着它找遍附近人满为患的咖啡厅。

而一部手机、一副AR眼镜和一款超薄键盘这些轻便小巧的东西就可以搞定一切。眼镜连接手机后，从眼镜中展现在你眼前的画面变成了远在几百公里的你的工位，工位上的电脑画面随着你在键盘上进行的操作变化，移动办公变得如此简单轻松。

实际上这已经不再是幻想中的画面，vivo在上海MWC大会上已经通过展出的设备和理想的5G网络实现了这一操作。面对大众对5G应用于手机提出的“当前5G手机真的能做到什么4G产品不能做到的吗？”质疑，这是最好的答案。

也就是说，在未来智能手机的功能依赖新应用的出现，这些新应用孕育的平台便是速率更高、时延更低、连接更广的5G。但这些应用无不对5G网络的稳定性有着极高的要求，这就让5G环境的基建质量成为当前发展的一大要素，而终端性能的提升无疑成为手机厂商以及上游产业的迫切目标。

虽然，这样质的转变可能会是一个漫长的过程，但目前来看将5G基带集成到SoC之中显然是具有里程碑意义的一步，它解决了5G高速率、低时延、广连接在应用于手机的过程中带来的高功耗、发热严重、机身厚重等问题，并为以后手机内部新模块的集成等提供了前提条件。

写在最后

5G描绘的未来有多远？说句实话很难想象。但这样的未来又不禁让人满怀信心，这就如同2G时代的我们，可能想不到3G时代高质量的图文体验，而3G时代的我们同样也很难想到4G时代的端游移动化和流媒体的盛行。也许5G基带集成只是这条发展之路上的星星之火，但其所带来的燎原之势让全新的5G时代阶段充满了无限可能。